СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ЭНЕРГОБЛОКА Российский патент 2005 года по МПК F01K13/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для оптимизации процессов регулирования мощности энергоблока.

Известна система автоматического регулирования мощности энергоблока, содержащая задатчик электрической мощности и регуляторы электрической мощности и отбора тепла; при этом система снабжена двумя органами сравнения, двумя сумматорами, интегратором, функциональным преобразователем и ограничителями темпа задания и изменения отбора тепла, причем к входу первого органа сравнения подключены задатчик электрической мощности и выход интегратора, вход которого соединен с выходом первого органа сравнения, связанным также с входом ограничителя изменения отбора и с входом второго органа сравнения, к которому подключен также выход ограничителя изменения отбора, соединенный с входами регулятора отбора и функционального преобразователя, выходы регулятора отбора соединены с входами ограничителя изменения отбора, выходы интегратора и второго органа сравнения подключены к первому сумматору, соединенному своим выходом с входом ограничителя темпа задания, выход которого вместе с выходом функционального преобразователя подключены ко второму сумматору, соединенному своим выходом с регулятором электрической мощности [1].

Известная система имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что она не обеспечивает требуемую степень снижения зоны нечувствительности в условиях колебаний частоты сети, в которую включен турбогенератор энергоблока.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является система автоматического регулирования мощности энергоблока, содержащая турбогенератор, котел с регулятором его производительности, турбину с регулятором ее открытия, воздействующим на клапаны турбины и выполненным в виде блока механогидравлических преобразователей и гидроусилителей, на вход которого поступает воздействие от центробежного маятника, электродвигателя механизма управления турбиной и электрогидравлического преобразователя, и блок коррекции задаваемой мощности по частоте сети, выполненный в виде датчика отклонения частоты напряжения турбогенератора, выход которого подключен к входам регулятора открытия турбины и регулятора производительности котла [2].

Однако данная система автоматического регулирования мощности энергоблока имеет недостатки. Система автоматического регулирования мощности энергоблока должна обеспечивать автоматическое нормированное первичное регулирование при высоких требованиях по чувствительности к отклонению частоты сети, в которую включен турбогенератор. Современными нормативами предусматривается необходимость снижения зоны нечувствительности от регламентированных раньше 150÷300 мГц до 10÷20 мГц. Известная система как раз и не может обеспечить необходимую зону нечувствительности, которая регламентируется в пределах 0,02÷0,04%. Кроме того, недостатком этой системы является значительная нелинейность характеристики "частота-мощность" при работе в сети, вызываемая неточностями и нестабильностью регулировки характеристики парораспределения.

Авторы ставили перед собой задачу разработать систему автоматического регулирования мощности энергоблока, которая отличалась бы от известных систем аналогичного назначения тем, что она обеспечивала бы существенное уменьшение нечувствительности по частоте и нелинейности характеристики турбины "частота-мощность" при работе в сети.

Отмечаемый технический результат достигается посредством совокупности существенных конструктивных признаков новой системы, а именно: система автоматического регулирования мощности энергоблока, содержащая турбогенератор, котел с регулятором его производительности, турбину с регулятором ее открытия, воздействующим на клапаны турбины и выполненным в виде блока механогидравлических преобразователей и гидроусилителей, на вход которого поступает воздействие от центробежного маятника, электродвигателя механизма управления турбиной и электрогидравлического преобразователя, и блок коррекции задаваемой мощности по частоте сети, выполненный в виде датчика отклонения частоты напряжения турбогенератора, выход которого подключен к входам регулятора открытия турбины и регулятора производительности котла; система снабжена управляемым задатчиком открытия турбины, усилителем и ограничителем, связанными с электрогидравлическим преобразователем, вторым усилителем и пропорционально дифференциальным преобразователем, подключенным к электродвигателю механизма управления турбиной, датчиком управляющего давления, связанным с регулятором открытия турбины, датчиком давления в регулирующей ступени цилиндра высокого давления турбины, датчиком давления перед турбиной, блоком деления и переключателем, при этом на входах указанных усилителей алгебраически суммируются сигналы от управляемого задатчика открытия турбины, датчика отклонения частоты напряжения генератора и переключателя, к одному из входов которого подключен выход датчика управляющего давления регулятора открытия турбины, к другому входу подключен выход блока деления, на вход делимого которого подключен выход датчика давления в регулирующей ступени цилиндра высокого давления турбины, а вход делителя блока деления связан с выходом датчика давления перед турбиной; задатчик открытия турбины снабжен входами от ключа дистанционного управления; запуск задатчика открытия турбины осуществляется от ее регулятора мощности.

Сущность изобретения поясняется на чертежом, на котором представлена структурная схема системы автоматического регулирования мощности энергоблока, выполненной согласно настоящему изобретению.

Предложенная система предназначена для осуществления автоматического регулирования мощности энергоблока, в который входят паровая турбина 1, турбогенератор 2 и котел с регулятором его производительности (не показаны); в турбине 1 предусматривается регулятор 3 ее открытия, который воздействует на клапаны 4 турбины 1 и выполняется в виде блока (комплекса) механогидравлических преобразователей и гидроусилителей. На вход регулятора 3 поступают воздействия от центробежного маятника 5, электродвигателя 6 механизма управления турбиной 1, электрогидравлического преобразователя 7 и механизма ручного управления 8.

В системе с целью обеспечения снижения нечувствительности ее исполнительных органов используются блок коррекции задаваемой мощности по частоте сети, который представляет собой датчик 9 отклонения частоты напряжения турбогенератора 2, подключаемый к входам регулятора 3 открытия турбины 1 и регулятора производительности котла, датчик 10 управляющего давления, по которому определяется степень открытия регулирующих клапанов 4 турбины 1, управляемый задатчик 11 открытия турбины 1 с входами от ключа 12 дистанционного управления или от турбинного регулятора мощности 13, усилитель 14 и усилитель 15, на входах которых алгебраически суммируются сигнал задания от задатчика 11, сигнал от датчика 9 отклонения частоты напряжения турбогенератора 2 и сигнал обратной связи от датчика 10 управляющего давления. Усилитель 14 через ограничитель 16 подключен к электрогидравлическому преобразователю 7, а усилитель 15 подключен к входу пропорционально дифференциального преобразователя 17, выход которого подключен к электродвигателю 6 механизма управления турбиной 1.

Для уменьшения нелинейности характеристики турбины 1 "частота-мощность" при работе в сети в систему вводятся также блок деления 18, на вход делимого которого подключается выход датчика давления 19 в регулирующей ступени цилиндра высокого давления турбины 1, на вход делителя подключается выход датчика давления 20 перед турбиной 1, а с выхода блока деления 18 сигнал поступает на нормально разомкнутый вход переключателя 21, сигнал с выхода которого суммируется с сигналами, поступающими на входы усилителей 14 и 15. На нормально замкнутый вход переключателя 21 подключается выход датчика 10 управляющего давления.

Система работает следующим образом.

При ручном управлении турбиной 1 оператор, воздействуя на задатчик 11 ключом 12, задает величину открытия турбины 1. При автоматическом управлении задание формируется турбинным регулятором мощности 13. Это задание сравнивается с величиной управляющего давления Р_упр. от датчика 10 управляющего давления (при нагрузке ниже заданной) или (после срабатывания переключателя 21 при нагрузке больше заданной) с величиной, эквивалентной открытию турбины 1, с выхода блока деления 18. Алгебраическая сумма этих сигналов через усилитель 14 и ограничитель 16 воздействует на электрогидравлический преобразователь 7 и через усилитель 15 и пропорционально дифференциальный преобразователь 17 на электродвигатель 6 механизма управления турбиной 1. Электрогидравлический преобразователь 7 обеспечивает быстрое перемещение клапанов 4 турбины 1 в пределах диапазона действия ограничителя 16. Под действием изменяющейся после этого алгебраической суммы сигналов на входе усилителей 14 и 15 пропорционально дифференциальный преобразователь 17 через электродвигатель 6 механизма управления турбиной 1 соответственно изменяет задание на открытие турбины.

При отклонении частоты сети, в которую включен турбогенератор 2, от текущего значения это отклонение с коэффициентом усиления, обратным статизму турбины 1, поступает на вход усилителя 14. Одновременно отклонение частоты вращения турбины 1 через центробежный маятник 5 воздействует на комплекс механогидравлических преобразователей регулятора открытия 3 турбины 1. Если отклонение находится в зоне нечувствительности центробежного маятника 5, то работает только канал электрогидравлического преобразователя 7, поскольку коэффициент усиления усилителя 14 выбран таким, чтобы обеспечить по каналу электрогидравлического преобразователя 7 чувствительность выше, чем по каналу центробежного маятника 5. Если отклонение выходит за зону нечувствительности центробежного маятника 5, то работает не только канал электрогидравлического преобразователя 7, но и канал центробежного маятника 5. При этом электрогидравлический преобразователь 7 выходит на ограничение, а центробежный маятник 5 продолжает действовать в нужном направлении. Одновременно в том же направлении работает канал механизма управления турбиной 1. Процесс завершается, когда изменение открытия турбины 1 станет равным частному от отклонения частоты, деленному на статизм, установленный в датчике 9.

Предложенная система автоматического регулирования мощности энергоблока позволяет обеспечить его надежную и экономичную работу, а также нормированное первичное и автоматическое вторичное регулирование частоты с характеристиками, требуемыми при синхронной параллельной работе крупных энергообъединений.

Источники информации, принятые во внимание

[1] Авторское свидетельство СССР №1562479, F 01 К 13/02 от 14.06.88. Бюллетень №17.

[2] Авторское свидетельство СССР №1332041, F 01 К 13/02 от 21.12.79. Бюллетень №31.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при регулировании мощности энергоблоков. Система состоит из паровой турбины 1, турбогенератора 2 и котла. Путем воздействия на клапаны 4 регулятором 3 осуществляется открытие турбины 1; регулятор 3 действует от центробежного маятника 5, электродвигателя 6, электрогидравлического преобразователя 7 и механизма ручного управления 8. Датчиком 9 обеспечивается снижение нечувствительности исполнительных органов системы; в ней также имеются датчик 10 управляющего давления, управляемый задатчик 11 открытия турбины 1, усилители 14 и 15, ограничитель 16, пропорционально-дифференциальный преобразователь 17. Для снижения нелинейности характеристики турбины 1 "частота-мощность" в системе предусмотрены блок деления 18, датчик давления 19 в регулирующей ступени цилиндра высокого давления турбины 1, датчик давления 20 перед турбиной 1 и переключатель 21. Система обеспечивает автоматическое регулирование мощности энергоблока при значительном уменьшении нечувствительности по частоте и нелинейности характеристики турбины "частота-мощность" при работе в сети. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система автоматического регулирования мощности энергоблока, содержащая турбогенератор, котел с регулятором его производительности, турбину с регулятором ее открытия, воздействующим на клапаны турбины и выполненным в виде блока механогидравлических преобразователей и гидроусилителей, на вход которого поступает воздействие от центробежного маятника, электродвигателя механизма управления турбиной и электрогидравлического преобразователя, и блок коррекции задаваемой мощности по частоте сети, выполненный в виде датчика отклонения частоты напряжения турбогенератора, выход которого подключен к входам регулятора открытия турбины и регулятора производительности котла, отличающаяся тем, что система снабжена управляемым задатчиком открытия турбины, усилителем и ограничителем, связанными с электрогидравлическим преобразователем, вторым усилителем и пропорционально-дифференциальным преобразователем, подключенным к электродвигателю механизма управления турбиной, датчиком управляющего давления, связанным с регулятором открытия турбины, датчиком давления в регулирующей ступени цилиндра высокого давления турбины, датчиком давления перед турбиной, блоком деления и переключателем, при этом на входах указанных усилителей алгебраически суммируются сигналы от управляемого задатчика открытия турбины, датчика отклонения частоты напряжения турбогенератора и переключателя, к одному из входов которого подключен выход датчика управляющего давления регулятора открытия турбины, к другому входу подключен выход блока деления, на вход делимого которого подключен выход датчика давления в регулирующей ступени цилиндра высокого давления турбины, а вход делителя блока деления связан с выходом датчика давления перед турбиной.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что задатчик открытия турбины снабжен входами от ключа дистанционного управления.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что запуск задатчика открытия турбины осуществляется от ее регулятора мощности.